Синтетические каучуки структурирование

1.ВВЕДЕНИЕ

2. Синтетические каучуки структурирование

3.Виды отходов

4.МАТЕРИАЛЫ ИХ РЕЗИНОВЫХ  И КАУЧУКОВЫХ ОТХОДОВ

5.Заключение

6.Список использованной  литературы

1.ВВЕДЕНИЕ

Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (получение из этилового спирта бутадиена с последующей анионной полимеризацией жидкого бутадиена в присутствии натрия). В 1932 году в Ярославле запущен завод СК-1, работающий на основе этого метода, который стал первым в мире заводом по производству синтетического каучука в промышленных масштабах[1].

В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».

Синтез каучуков стал значительно дешевле с изобретением катализаторов Циглера — Натта.

Изопреновые каучуки — синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов — металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему вэластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) — полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы — полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

2.Синтетические каучуки структурирование

    Дробление структурированных полимеров позволяет использовать их в качестве модификаторов асфальта. Растворы отходов синтетического каучука можно применять как полимерные связующие и наполнители в промышленности строительных материалов.   
 
    По мере протекания полимеризации с сопряженными двойными связями, например бутадиена, число боковых цепей растет и в конечном итоге приводит к исчерпывающему структурированию. По этой причине в промышленном производстве синтетического каучука полимеризацию обрывают при 60% конверсии, так как полимеры сетчатой структуры уже не поддаются обработке.   
 
    У НК и его вулканизатов преобладают процессы деструкции, приводящие к резкому снижению прочностных показателей. Синтетические каучуки и их вулканизаты меньше подвержены деструкции, а некоторые (СКД, БСК) склонны к структурированию, в результате которого падают эластические свойства.   
 
    Как правило, натуральный каучук при пластикации на воздухе практически деструктируется, не образуя геля, в то же время большинство синтетических каучуков, наоборот, преимущественно структурируется вследствие наличия различного рода активных групп, склонных именно к структурированию.   
    В большинстве синтетических каучуков имеются активные центры типадвойных ненасыщенных связей в боковых ответвлениях, электронно-асимметричных связей в основной цепи(например, электронно-донорных атомов, каким является хлор), способных развить цепные процессыструктурирования.   
 
    Писаренко [1029] исследовал вулканизацию синтетических каучуков привысоких температурах и установил, что повышение температуры вулканизации способствует процессу взаимодействия каучука с серой и его структурированию как с наполнителем, так и в чистом виде. При повышении температуры вулканизации до 160—180° увеличивается растворимость серы в каучуке, содержание ее активной модификации, резко возрастает степень структурирования каучука повышается электропроводность, прочность, эластичность, уменьшается набухание и растворимость. На основании этого предлагается расширить температурный интервал вулканизации до 140—220°, что позволило бы уменьшить его длительность, повысить производительность оборудования и сократить расход ингредиентов.   
 
    Пока были известны только натуральный каучук и сходные с ним по строению цепей синтетические каучуки, вулканизуемые серой, для процесса образованиясетки применялось практически только исторически сложившееся понятие, ,вулканизация . С появлением новых видов высокомолекулярных веществ, не реагирующих с серой, но образующих поперечные связи по другому механизму, пришлось признать, что вулканизация серой — просто частный случай гораздо более общего процесса структурирования, проведение и течение которого, как будет показано в дальнейшем, могут быть чрезвычайно многообразными.   
 
    Синтетический каучук, как более структурированный, обрабатывается труднее натурального каучука. Присоединение молекулы бутадиена в процессе полимеризации происходит в положениях 1—4 и 1—2   
 
    Под влиянием кислорода и тепла в резине развиваются окислительные процессы, являющиеся главной причиной теплового старения резин. Окисление каучуков и резин представляет собой цепной радикальный процесс свырожденными разветвлениями. Тепловое старение большинства резин на основе синтетических каучуков характеризуется резким структурированием материала, снижением эластичности и увеличением жесткости. В резинах на основенатурального каучука, а также синтетического полиизопрена и бутилкаучука преобладающим является процесс деструкции, выражающийся в уменьшении напряжения при удлинении и сопротивления разрыву, а также в увеличении остаточной деформации.   
 
    В настоящее время наиболее подробно изучены процессы старениясинтетических каучуков, связанные с изменением молекулярного весаисходного продукта. Старение синтетических каучуков приводит либо куменьшению молекулярного веса (в результате деструкции), либо к его увеличению (в результате структурирования). На практике обычно процессы деструкции и структурирования происходят одновременно, причем доля каждого из них зависит как от химической природы самого каучука, так и от химической природы выбранного стабилизатора.   
 
    Синтетические каучуки и их вулканизаты меньше подвержены деструкции, а некоторые (СКД, БСК) склонны к структурированию, в результате которого падают эластические свойства.   
 
    Из уравнения  непосредственно следует, что сложный характер процесса структурирования—деструкции обусловлен тем, что величина т не равна единице. Действительно, если бы т равнялось единице, то мы имели бы каучуки, только структурирующиеся или только деструктирующиеся. Так как этого, особенно у резин на основе синтетических каучуков, обычно не наблюдается, то, значит, 
    И некоторые специфические свойства, например повышенную стойкость ктепловому старению. Увеличение стойкости этих резин обусловлено по крайней мере двумя причинами уменьшением содержания свободной серы и уменьшением степени сульфидности серных связей, образующих сетку вулканизатов. С повышением температуры вулканизации возрастает относительное количество связей С—С, участвующих в формировании сетки вулканизатов. При температурах 200° и выше вулканизация некоторых синтетических каучуков может быть осуществлена вообще без вулканизующих агентов, в результате так называемого термического структурирования.  
 
    В процессе старения синтетических каучуков, как правило, одновременно протекают два процесса процесс деструкции каучука (характеризующийся образованием более низкомолекулярных фракций полимера и, следовательно, приводящий к уменьщению среднечисленного молекулярного веса) и процесс структурирования каучука (характеризующийся образованием разветвленных структур и, следовательно, приводящий к увеличению среднечисленного молекулярного веса). Процесс структурирования каучуков часто приводит к потере ими растворимости Б растворителях.  
 
    Поглотитель Ресорб-4 получается п тем смешиващм синтетического каучука с композицией химических компонентов. В процессе вулканизации добавки полностью взаимолействуют с каучуком, обеспечивая его структурирование и превращение в резину. Внешний вид - пористая, рыхлая, сыпучая крошка, размер частиц - 5-7 мм, плотность - 230 кг/м . Готовый поглотитель обладает высокойплавучестью, что обеспечивает предотвращение опускания частиц поглотителя на дно водоема. Компоненты поглотителя   
 
    Большинство синтетических каучуков в отличие от натурального имеют активные центры, способные к развитию структурирующих цепных процессов двойные связи в боковых ответвлениях 1,2-звеньев, электронноасимметричные двойные связи в основной цени, например, при наличии электронодонорныхатомов С1 в полихлоропрене и т. д. Если свободные радикалы, возникающие при пластикации, взаимодействуют с подобными центрами, то более вероятным направлением дальнейших превращений оказывается структурирование. Большинство синтетических каучуков при пластикации образует трехмерные структуры — гели. На основании изложенного нетрудно представить себе картину превращений при совместной пластикации натурального и синтетического (например, полихлоропрена) каучуков.   
 
    Для нитрильных каучуков обнаружено увеличение связывания натурального каучука в геле с ростом содерлония синтетического каучука в исходной смеси, что отвечает увеличению содержания более реакционноспособного компонента, склонного к структурированию. 

     Большой интерес представляет также использование производных этиленимина, содержащих несколько этилениминных группировок в молекуле ТЭМ, ТИОТЭФ , бис этиленфосфорамидов, а также алкилен-би -этиленмочевин  и -уретанов для сшивания цепей (структурирования)линейных полимеров натурального и синтетического каучуков , целлюлозы , эпоксидных смол . Высокомолекулярный ПЭИ предложен для сшивания ПВХ Полученная при этом смола обладает высокой устойчивостью  
 
    Механическая пластикация необходима для размягчения натурального и некоторых синтетических каучуков. Этот процесс осуществляется путем перетирания жесткого полимера между валками вальцов , или в рабочей камере резиносмесителя, или же в червячном прессе-пластикаторе . Под действием механических усилий растяжения и сдвига молекулярные цепи полимера рвутся и становятся более короткими. При этом протекают и химические процессы, в том числе окислительная деструкция каучука под влиянием кислорода воздуха. Частично (в меньшей степени) происходит и обратный процесс—структурирование (сшивка). В результате механо-хими-ческого процесса пластикации молекулярный вес каучука уменьшается.   
 
    При одновременной пластикации натурального и бутадиенстирольного каучуков в инертной среде первый легко расщепляется вследствие невысокой прочности макромолекулярных цепей, а образовавшиеся макрорадикалы рекомбинируют с 1макро-радикалами бутадиенстирольного каучука, давая соответствующие блок-сополимеры. Одновременно благодаря наличию в структуре двойных связей бутадиенстирольный синтетический каучук способен структурироваться под влиянием свободных макрорадикалов натурального каучука, причем конечный сополимер представляет собой смесь сополимеров, блок-, привитых и трехмерных фрагментов .Исследование этих систем показало, что при пластикации натуральный каучук подвергается линейной деструкции, в то время как синтетические каучуки с сильно ненасыщенным характером проявляют тенденцию к структурированию. 

     Каучуки — натуральный и синтетические представляют собой высокомолекулярные соединения, предназначенные для изготовления резин и резиновых изделий. Синтетический каучук обычно получают полимеризацией и сополимеризацией различных непредельных соединений некоторые каучуки — поликонденсацией соответствующих бифункциональных производных углеводородов. Обычно каучуки используют в смеси с другими ингредиентами наполнителями,-вулканизующими агентами, пластификаторами, стабилизаторами и противостарителями. В результате вулканизации каучука, например, серой и присоединения ее по месту непредельных связей происходит структурирование(сшивка), т. е. образование пространственной трехмерной структуры макромолекулы, придающей резине прочность, определенную твердость и эластичность.   
    Исследования, проведенные во ВНИИ синтетического каучука им. Лебедева , касающиеся физико-механических и технологических свойств полиизопренового каучука, состоящего на 98—100% из w -формысо структурой1,4-, показали характерную для этого каучука склонность к реакциям структурирования вследствие наличия (хотя и в незначительном количестве) структур 1,2 и 3,4, значительно большую, чем у натурального каучука, снижение сопротивления разрыву с повышением температуры испытания и меньшеесопротивление износу, особенно при высоких значениях работы трения. С помощью озонирования удалось установить, что звенья 1,4 полиизопрена, находящиеся в г с-форме, связаны только в положении голова к хвосту .   
    Гуммировочные покрытия. Основой таких покрытий являются натуральный исинтетические каучуки. Из них для защиты от коррозии практически используются не более 10 типов [9—И]. Кроме каучуков в гуммировоч-ную резиновую смесьвходят и другие ингредиенты наполнители, вулканизующие агенты, пластификаторы, стабилизаторы и противостарители. Такие смеси называют невулканизованными ( сырыми ). Для придания резиновой смеси эластичности, прочности и химической стойкости ее вулканизуют. Основным вулканизующим агентом является сера. При вулканизации сера присоединяется по месту непредельных связей в молекулах каучука, за счет чего происходит структурирование (сшивание), т. е. образование пространственной трехмерной структуры, обусловливающей прочность, определенную твердость и эластичность получаемого материала — резины.   
 
    Двойные связи в хлоропреновых каучуках как бы блокированы атомом хлора и поэтому менее реакционноспособны по сравнению с бутадиеновыми и изопреповыми каучуками. Вулканизация осуществляется главным образом путем взаимодействия атома хлора с оксидами металлов, чаще всего смесью 2пО с MgO. Образующийся в результате реакции 2пС1г также участвует в сложных процессах структурирования и способствует подвулканизации (скорчингу), сильно затрудняющей переработку и особенно хранение резиновых смесей. Вулканизацию можно осуществить и с помощью других соединений, способных взаимодействовать со связанным хлором таковы фенолоформальдегидные и эпоксидные смолы, диамины и др. Однако к использованию этих агентов при изготовлении листовых антикоррозионных резин прибегают редко. Эбониты из хлоропреновых каучуковне получают. Вулканизаты на основе наиритов, полученные с применением системы 2пО + МдО и наполненные техническим углеродом, обладают высокой устойчивостью ко многим коррозионно агрессивным средам, как это показано в табл. 13. Испытания наиритовых резин отечественного производства ИРП-1257, 1258, 1259 показали их высокую стойкость в фосфорной, серной и уксусной кислотахпри 70 °С, растворе едкого натра при 110°С и в других средах —[49]. Резина ИРП-1257 в виде 35—50%-ных растворов используется в химическом машиностроении для гуммирования небольших узлов сложной конфигурации [18]. Бензо- и маслостойкие наиритовые резины, характеризующиеся хорошим сопротивлением старению, нашли очень широкое применение в производстве резинотехнических изделий и в кабельной промышленности. Из них изготовляют плоские и профилированные прокладки и другие формовые изделия, шланги,транспортерные ленты, ремни, резинотканевые рукава, кабельные оболочки и т. д. Сведения о химической стойкости прокладок на основе хлоропренового каучука и других эластомеров опубликованы в [50]. Однако на основе наиритовпока не удалось, даже при совмещении с другими синтетическими каучуками, получить в промышленном масшта бе бездефектные каландрованные листы сырой резины, удовлетворяющие требованиям к гуммировочным материалам. Другим серьезным препятствием для внедрения наиритовых резин в практику гуммирования химической аппаратуры является  
    Направление этих превращений зависит от химической природы компонентов, участвующих в процессе утомления, режима утомления и т. д. Например, если первичный макрорадикал в результате взаимодействия с кислородом среды превращается в перекпспый, то для натурального каучука это приведет к временной относительной стабилизации, а для большинства синтетических каучуков—к сохранению активности вторичного перекисного радикала и развитию цепных процессов структурирования и т. д.   
    Большое значение имеет регенерация старой резины. Она, вероятно, заключается в разрыве мостиков серы между соседними макромолекулами, т. е. в снижении степени структурирования. Регенерация осуществляется большей" частью нагреванием резины с серно11 кислотой при 100°, со щелочью при 175— 200° под давлением, с паро.м при добавлении мягчителей (минеральных масел. жирн.ых кислот). При регенерации резни на основе синтетического каучука хорошее действие оказывают специально добавляемые агенты, способствующие деструкции (например, тиофенолы, меркаптаны, ароматические ннтросульфи-ды и т. д.).   
 
    Кинетические кривые с максимумами, получаемые по прочностным показателям, характерны для резин на основе кристаллизующихся каучуков. Максимумы могут быть связаны с одновременно протекающими процессами структурирования и деструкцииОкислительная деструкция приводит к разрыву молекулярных цепей в сетке вулканизата. Интересно, что для первого промышленного отечественного синтетического каучука СКБ (натрийбутадиенового) кинетические кривые вулканизации по прочности имели монотонный характер. Одновременно было установлено, что воздействие кислорода на СКБ, в отличие от НК, сводится к структурированию, а не к деструкции этого полимера.  
    Стабилизатор синтетических каучуков (бутадиен-нитрильных, чис-1,4-изо-пренового). Защищает бутадиен-нитрильный каучук СКН-40М от структурирования в условиях повышенных температур, по эффективности действия превосходит неозон Д в СКН-26 по стабилизующему эффекту превосходитнеозон Д и бисалкофен ВП, а в ц с-1,4-полиизопрене — ионол.   
 
    Эффективный ускоритель и вулканизующий агент для резиновых смесей на основе синтетических каучуков диенового типа, а также этилен-пропиленовых эластомеров. Обеспечивает большую скорость вулканизации и более высокую степень структурирования, чем диморфолинодисульфид. Дозировка 1%. Дает теплостойкие вулканизаты. В смесях на основе бутадиен-нитрильных каучуков вызывает подвулканизацию. Может найти применение в шинной промышленности (вулканизация протекторных смесей), а также для вулканизации кабельной изоляции.

3.ВИДЫ ОТХОДОВ

- по источникам образования (отходы формовых изделий, неформовых, рукавов, клиновых ремней, конвейерных  лент и т. д.);

- по составу и степени  структурирования (резиновые невулканизованные и вулканизованные, резинотканевые и т. д.);

- по возможности использования (неперерабатываемые), тоннажности, действию на организм человека и окружающую среду и т. д.

При определении направления переработки, рационального способа использования наиболее правильно квалифицировать отходы по составу, физическому состоянию, степени вулканизации.

Такая квалификация получила наиболее широкое распространение. Согласно этой квалификации, отходы делятся на :

- резиновые (вулканизованные  и невулканизованные);

- резинотканевые (вулканизованные  и невулканизованные);

- резинометаллические и  текстильные; эбонитовые; металлические; отходы клеев и растворителей  и прочие.

Вулканизованные резиновые отходы – это в основном выпрессовки от вулканизации формовых РТИ, обрезки вулканизованных изделий, образующиеся при обработке формовых РТИ, выравнивании длины неформовых РТИ, а также при механической обработке изделий, бракованные резиновые изделия.

Невулканизованные резиновые отходы – это бракованные закладки смесей, загрязненные резиновые смеси, остатки резиновых смесей из подготовительного оборудования (резиносмесители, червячные прессы, литьевые прессы), отходы сырья и материалов, которые не могут быть использованы по прямому назначению, подвулканизованные смеси.

Вулканизованные резинотканевые отходы – это отходы прорезиненных вулканизованных тканей, вулканизованная кромка от приводных ремней, обрезки при производстве рукавов.

Текстильные отходы представляют собой использованные прокладочные холсты и бинты, отходы ниток.

Резинометаллические отходы – это бракованные резинометаллические детали, обрезки рукавов с металлооплеткой.

Эбонитовые отходы – образуются в производстве щелочной эбонитовой палочки, эбонитовых баков, дорнов и др.

Металлические отходы – это бракованная арматура для формовых деталей.

Отходы клеев и растворителей представляют собой подвулканизованные клеи, бракованные растворители.

К прочим отходам относится вышедшая из строя многооборотная тара.

В общем количестве большую долю составляют отходы, образующиеся непосредственно в подготовительном производстве. При удовлетворительном состоянии оборудования и уплотнений в зависимости от объема загрузки и вязкости смеси уровень этих потерь составляет 0,15-0,6 кг на одну заправку, т. е. 0,1-0,35%. При большой изношенности оборудования или плохом профилактическом и ремонтном обслуживании оборудования выпрессовки на некоторых заводах достигают 0,1 %. Средний уровень потерь на выпрессовки по отрасли оценивается в 0,35 %.

К другим отходам относятся так называемые выкрутки, образующиеся в производстве в результате чистки смесительного, гранулирующего и профилирующего оборудования в ремонтные дни, также при переходах с одной рецептуры на другую. Эти отходы составляют 0,3-0,5% от общего количества изготовляемых смесей.

Потери и отходы в количестве 0,05-0,06% образуются при анализе смесей на соответствие нормам контроля.

Таким образом, переработка вторичных материальных ресурсов, в частности вышедших из эксплуатации шин и других резинотехнических изделий, имеет большое технико-экономическое и экологическое значение. Представляло интерес исследовать возможность удешевления полимерных композиций на основе отходов резиновой промышленности.

4.МАТЕРИАЛЫ ИХ РЕЗИНОВЫХ  И КАУЧУКОВЫХ ОТХОДОВ

К числу многотоннажных отходов относятся отработанные резиновые изделия, такие как конвейерные ленты, шланги и изношенные автомобильные, тракторные, авиационные шины.

При комплексном использовании резино-каучуковых материалов и металла, содержащихся в изношенных шинах, из 1 т этих отходов можно выделить для повторного использования около 700—750 кг резины, 130—150 кг химических волокон и 30—40 кг стали.

Изношенные шины частично применяют для ограждений на дорогах, защиты побережья рек и морей от разрушения, предохранения от ударов судов.

Основным способом переработки амортизированных шин и других отходов резины является регенерация. Применение 1 т регенерата экономит около 500 кг синтетического каучука. Регенерат получают очисткой износившихся резиновых изделий с помощью кислот и щелочей, нагрева и введения добавок мягчителей. Старую резину обычно измельчают в крошку с частицами до 1,5 мм или мельче.

Резиновую крошку и тонкоизмельченные резиновые порошки можно применять в качестве ингредиентов резиновых смесей. При этом получают резины, по ряду технических свойств превосходящие материалы, не содержащие регенераты.

На основе резинокордных отходов разработаны технологии рулонных и плиточных материалов.

Материалы выпускаются в виде полотен толщиной до 10 мм, шириной до 1,2 м и длиной более 10 м и плиток размером 600x600 мм и толщиной около 8 мм и используются в качестве теплоизоляционных, вибро-, шумопоглощающих, декоративных и напольных покрытий.

В зависимости от требований потребителя они могут иметь следующие физико-механические показатели: плотность — 500—1000 кг/м3; твердость — 30—90 усл. ед. по ТМ-2; прочность — 2—6 МПа; водо-поглощение — 3—7%; коэффициент виброизоляции — 0,1—0,12; звукопоглощение — до 30 дБ и температуру вспышки — 250—300 °С.

Сущность процесса производства рулонных материалов на основе резинокордных отходов состоит в классификации резинокордных отходов для отделения резиновой крошки; обработке отходов на роторном измельчителе с одновременной модификацией и введением связующего для гомогенизации и распушки; формировании на вулканизаторе ленты с возможным нанесением на нее декоративного резинового покрытия.

При получении плитки производят раскрой рулонного материала с последующей довулканизацией в гидравлических прессах для получения плиток.

Полы, отделанные рулонными и плиточными материалами на основе резинокордных отходов, по сравнению с другими покрытиями обладают пониженной гигроскопичностью и повышенными тепло-, вибро-, звукоизоляционными свойствами. Они характеризуются улучшенными санитарно-гигиеническими показателями, легко моются и очищаются, достаточно эластичны, а в их составе при температурах эксплуатации от —50 до 40 °С не содержатся и не образуются токсичные и опасные для здоровья компоненты.

Отработанную резину применяют также в производстве гидроизоляционных строительных материалов, материалов для полов, клеев, мастик и герметиков.

Эффективным направлением является перевод резины в растворимое состояние и применение в качестве вяжущего для производства уплотняющих, гидроизоляционных и кровельных мастик, дорожных смесей.

Посредством термомеханической обработки в присутствии пластифицирующих материалов изношенная резина может быть девулка-низирована. В качестве пластифицирующих материалов используются нефтяные гудроны или маловязкие битумы, тяжелые экстракты селективной очистки масляных фракций, каменноугольные тяжелые масла, смолы, дорожные дегти. При оптимальных технологических параметрах на основе изношенной резины получают резино-битумные и резино-дегтевые вяжущие высокого качества.

Технологические параметры получения вяжущих зависят от типа каучука, входящего в состав резин, и вида пластификатора.

При совместной обработке измельченная резина набухает в масляных фракциях битума (гудрона или дегтя), что ослабляет характерные для нее межмолекулярные связи; в условиях продолжающихся подвода тепла и механических воздействий происходит разрыв по этим ослабленным связям, т. е. осуществляется девулканизация резины с образованием каучукового вещества, которое структурирует органические вяжущие.

Процесс пластификации резиновой крошки ведут пропусканием набухшей в нефтяном битуме (гудроне или дегте) резины через аппарат-пластификатор, объединенный с шестеренчатым насосом, при температуре 225—235 °С. Набухшая резина постепенно пластифицируется, и органические компоненты переходят в раствор. Продолжительность термомеханической обработки составляет от 30 мин до нескольких часов в зависимости от вида каучука и растворителя. Снижение температуры и сокращение времени пластификации ухудшает свойства готового продукта. Термопластификация резины может быть проведена в лопастном или роторно-эксцентриковом смесителе.

При термомеханической пластификации резины рекомендуется использовать поверхностно-активные вещества, например, технические лигносульфонаты.

От исходных битумов резино-битумные (битумно-резиновые) вяжущие отличаются повышенной эластичностью, температурой размягчения, прочностью и долговечностью. При соотношении резины и битума 1:1 относительное удлинение увеличивается более чем на 200%, эластичность — почти в 3 раза, сопротивление разрыву возрастает до 0,8 МПа, температура размягчения — до 120 °С, а температура хрупкости снижается до —20 °С. Эффект от введения резины в битум объясняется, в первую очередь, связыванием частиц масел в битумах резиной, что предотвращает испарение их и быстрое старение.

По мере увеличения содержания резиновой крошки резино-битум-ные смеси все больше приближаются по физико-механическим свойствам к каучуковым материалам.

На основе резино-битумных вяжущих при введении наполнителей получают мастики для заполнения швов бетонных покрытий. При использовании пластификаторов (нефтяных масел, полиолефинов, бутилкаучука) изготавливают мастичные материалы с температурой хрупкости до —35 °С, которые можно применять в суровых климатических условиях. Эти мастики успешно применяют в аэродромном строительстве.

Для заполнения швов при устройстве и ремонте цементобетонных покрытий автомобильных дорог рекомендованы мастики из резино-битумных вяжущих, при производстве которых резиновую крошку подвергают сначала термопластификации тяжелым (антраценовым) каменноугольным маслом при 160 °С в течение 4 ч в герметически закрытом смесителе, а затем вводят битум и минеральные наполнители. Резиновую крошку вводят порциями в предварительно нагретое до 60—70 °С каменноугольное масло. Состав мастики для заполнения швов следующий: битум БН-70/30 — 60—70%, каменноугольное масло — 8—10, резиновая крошка — 8—10, асбестовый порошок — 5—10, известняковый порошок — 5—10%.

Мастики для заполнения швов получают также путем энергичного перемешивания битума с резиновой крошкой при температуре 200 °С в присутствии агентов вулканизации образующегося каучука, вводимых в количестве 0,1—5,0% от массы резины. В качестве наполнителя применяют асбестовое волокно.

Резино-битумные вяжущие используют для ремонта покрытий, имеющих густую сетку трещин. Расплавленное резино-битумное вяжущее разливают на поврежденное покрытие с расходом 1,6—3,2 л/м3. После остывания образуется слой толщиной 5—6,5 мм, на который рекомендуется рассыпать мелкий щебень или песок. Открывать движение можно через 45 мин.

Резино-битумные составы рекомендуют также для заделки крупных трещин на асфальтобетонном покрытии. Расход материала 2,25— 2,5 л/м2 или 0,25 л на 1 м трещин. После разлива вяжущего производят россыпь и укатку мелкой каменной крошки на толщину 0,95—1,25 см.

Резино-битумные вяжущие позволяют получать асфальтобетоны с высокими эксплуатационными свойствами, повышенной износо- и теплостойкостью, устойчивостью к старению. Асфальтобетон, приготовленный на резино-битумном вяжущем, отличается также меньшим водонасыщением и набуханием. Для него характерна меньшая прочность при 0 °С и меньшая жесткость.

В состав асфальтобетонных смесей эффективно введение резиновой крошки в количестве 1,5—3% от массы минеральной части. Крошка должна иметь не менее 80% зерен размером мельче 0,63 мм. Уплотнение асфальтобетонных смесей, содержащих резиновую крошку, рекомендуется проводить при более низкой температуре. Асфальтобетон с резиновой крошкой имеет повышенную морозостойкость и деформативность при низких температурах, а также повышенный коэффициент сцепления колес автомобиля с дорожным покрытием.

Эффективными рулонными гидроизоляционными материалами на основе резино-битумных вяжущих являются изол и бризол.

Производственный процесс получения изола заключается в дроблении изношенной резины на шинорезках и молотковых дробилках до частиц размером не более 1 мм, регенерации (девулканизации) резины в смесителе, сплавлении ее с битумом при температуре 170— 180 °С и обработке резино-битумной смеси на вальцах до получения однородной и пластичной массы. Оптимальная концентрация резины возрастает по мере снижения вязкости битума.

Изменяя состав резино-битумного вяжущего, вид наполнителей и способ обработки, изол можно изготавливать в виде рулонного материала или гидроизоляционной мастики.

Рулонный изол — безосновный материал, обладающий высокой водо- и гнилостойкостью, а также деформативной способностью. Из листа изола вырубают кровельные плитки. Более высокое содержание наполнителей придает плиткам высокую плотность и твердость.

Близким к изолу по рецептуре и свойствам является бризол. Его изготавливают вальцеванием и последующим каландрированием смеси нефтяного битума, дробленой резиновой крошки, асбестового волокна и пластификатора ( 7.1). Бризол подразделяют на две марки: средней (Бр-С) и повышенной прочности (Бр-П). Первый применяют при рабочей температуре 5—30 °С, а второй — при 20— 25 °С.

Изол и бризол применяют для гидроизоляции подвальных этажей зданий, подземных трубопроводов и других сооружений, бассейнов, антикоррозионной защиты и устройства кровли. Наряду с достоинствами эти материалы обладают и некоторыми недостатками: значительными усадочными деформациями, ползучестью, снижением их прочности при контакте с горячими мастиками.

Резино-битумные материалы выпускают также в виде пористых жгутов и полос (пороизол) для герметизации стыков конструкций, а также как приклеивающие и изоляционные мастики.

Резино-битумная масса служит для изготовления нижнего слоя резинового линолеума — релина ( 7.2). Верхний и нижний слой релина выполняют отдельно, а затем соединяют (дублируют) одновременно с вулканизацией. Материалом верхнего слоя линолеума служит цветная резина на синтетических каучуках с наполнителями.

 Разработана технология волокнистых резино-битумных плит (реко-бит), применяемых в качестве оснований паркетных полов. Сырьем для изготовления плит служат некондиционное замасленное тряпье, регенерированный шинный корд, отходы резиновые изделий и битум.

Из регенерированного шинного корда можно также производить прессованный кордный брус, используемый для паркетных полов взамен лаг и древесно-волокнистых плит.

На основе резиновой муки, получаемой из отработанных автомобильных шин, получены новые кровельные материалы, высокие эксплуатационные свойства которых обеспечиваются специальными добавками.

Кровельные материалы на основе шинной резиновой муки относительно дешевы, технология их производства может быть высокопроизводительной. Они не подвержены обрастанию окрашивающими грибками и мхом, не экранируют электромагнитных излучений Земли и космоса, не шумят при действии дождя и ветровых нагрузок, технологичны в работе и имеют малую плотность, что позволяет резко снизить нагрузку на стропильные системы.

Производство кровельных материалов включает смешивание компонентов в обогреваемом смесителе, подачу смеси на систему вальцов и каландр. После выхода из каландра материал сматывается в рулоны и режется на листы.

Близкими по свойствам к резино-битумным являются каучуко-би-тумные вяжущие. Имеется значительное количество работ, посвященных улучшению свойств битумов добавками каучука. Синтетические каучуки увеличивают растяжимость битумов, их ударную прочность, снижают температуру хрупкости, повышая теплостойкость. Разработаны три способа введения каучука в битум: 1) смешение битума с небольшими (2—5%) добавками каучука при температуре 130—200 °С и энергичном перемешивании; 2) предварительное растворение каучука и объединение этого раствора с битумом; 3) введение каучука в битум.

При введении каучука в битум необходимо строго соблюдать температурный режим. Излишне высокая температура перемешивания влияет на свойства как битума, так и каучука. При интенсивном перемешивании битума с каучуком под действием повышенных температур происходит разрыв молекул каучука, причем снижается эффективность воздействия каучука на свойства битума. Чтобы избежать этого, длительность и температура перемешивания битума с каучуком должны быть ограничены. При температуре 130 °С каучукобитумные смеси можно выдерживать не более 72 ч, при 160 °С — не более 12 ч, а при 200 °С — не более 1 ч.

Добавки каучука в количестве 2—3% рекомендуются для устройства покрытий дорог с умеренным движением, 5—7% — для дорог с тяжелым интенсивным движением. Срок службы покрытий с использованием каучуко-битумных вяжущих возрастает примерно на 50%.

Ряд композиционных материалов может быть получен с применением отходов производства латексов и каучуков. Эти отходы выделяются из латексных сточных вод после усреднения их состава в накопительных емкостях с последующей переработкой на шнековых машинах. Латексные и каучуковые отходы имеют достаточно высокие показатели прочности (до 4,6 МПа) и эластичности (относительное удлинение до 700%). Их можно вводить в составы, предназначенные для получения кровельно-гидроизоляционных и герметизирующих материалов, а также материалов, предназначенных для покрытия полов промышленных и сельскохозяйственных помещений.

Для получения гидроизоляционных пленочных материалов использу

ют валыдево-каландровый способ с предварительной пластификаци

ей полимерных отходов на вальцах при температуре 120—130 °С в те

чение 10 мин. Пленки содержат до 45% отходов латексов; 15% —

полипропилена; 10% — полиизобутилена и до 30% битума, который

одновременно служит стабилизатором латексов. Прочность пленок

при продольном растяжении 3—7 МПа, поперечном 0,6—1,5 МПа, от

носительное удлинение соответственно 27—45 и 300—700%, морозо

стойкость       45. ..-60 °С.

При приготовлении герметиков типа «герлен» дефицитное и дорогостоящее сырье — бутадиеновый термоэластопласт — можно полностью заменить отходами латекса. Полная замена кондиционных каучу-ков отходами возможна и при изготовлении материалов для покрытия полов методом вулканизации. Получаемые полимерные композиции хорошо перерабатываются при обычной технологии на существующем оборудовании.

На основе битумов, модифицированных полимерной крошкой латексов, разработана технология покровного слоя эластичного рубероида. Она включает получение гранулята перемешиванием при 120— 130 °С пластифицированной крошки и битума с последующим его растворением совместно с наполнителем в битуме и приготовление однородной массы с температурой 200 °С, направляемой в ванну для нанесения на рубероид. При введении полимеров в битум происходит его структурирование с образованием трехмерных структур и увеличением содержания твердых, не растворимых в бензоле, продуктов.

5.ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

Отходы полимеров получают свою вторую жизнь в новых изделиях. Известно, что повышение эффективности производства тесно связано с использованием вторичного сырья. В резиновой промышленности это имеет особо важное значение, т. к. стоимость сырья составляет большую часть себестоимости продукции.

В последние 20 лет наблюдается интесивный рост объемов получения полимеров и их потребления в резиновой промышленности. Это связано с тем, что различные виды эластомеров и изделий из них находят все более широкое применение во всех отраслях народного хозяйства страны. Максимальное вовлечение отходов производства в народохозяйственный оборот является неотъемлемой частью работы по экономии, а экономия материальных ресурсов становится в современных условиях важным источником обеспечения роста производства.

Особенно остро проблема экономического расходования материалов стоит в производстве резинотехнических изделий (РТИ), где отходы резины составляют в среднем 20–25% от объема изготовляемых изделий.

С учетом того, что для резинового производства технологические отходы являются неизбежными, проблема рационального использования сырья и материалов должна решаться в двух направлениях. Во-первых, уменьшение отходов на технологических процессах производства за счет совершенствования оборудования, технологии и организации производства. Во-вторых, увеличение объема переработки и вторичного использования отходов производства.

6.Список использованной  литературы

1. Поднебесный А.П., Савельева Н.В., Бойко В.В., Солодкий В.Н. Новое в переработке и использовании промышленных отходов в резиновых смесях. Материалы международного симпозиума по каучуку и резине. М., 1994. т.З, с.655-659.

2. Шетц М. Силиконовый каучук. Л., Химия, 1975 с.54-121.

3. Карлин A.B., Рейхсфельд В.О. и др. Химия и технология крем-нийорганических эластомеров. Л.: Химия 1973, с 83-86.

4. Бесперетова Т.М., Брюхио П.С., Янчук В.А. Утилизация полимерных отходов производства синтетических каучуков и латексов. Материалы международного симпозиума по каучуку и резине. М., 1994 т.З. с 606-612.

5. Технологический регламент производстав силиконовых каучуков. Казань, 1986.

6. Южелевский Ю.А., Каган Е.Г. и др. Кинетика аминной полимеризации циклосилоксанов с 3,3,3-трифторпропильными группами у кремния. Высомолек. соед., 1969, т.11А, №5, с.854.

7. Зайд Г.И. Синтез и свойства термоморозостойких силоксановых олигомеров, полученных на основе смешанных олигосилоксанов. Диссертация. Казань. КХТИ, 1983.

8. Карлин A.B., Рейхсфельд В.О. Синтез силан и силоксандиолов. Химия и технология кремнийорганических эластомеров. Л., Химия, 1973, с. 49

 
9. http://chem21.info/